(57)【要約】  本発明は、液体の収容および規定された分配のための容器を構成する少なくとも底部および側壁を備え、カラム内で下方に流れる液体の規定された分配のための内部カラム部材として適した液体分配器に関するものであって、底部および少なくとも１つの側壁が、互いに連結されたパネルから構成され、少なくとも１つの側壁の１つまたは複数のパネルが、繊維複合材料を含むことを特徴とする。
2019519372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の収容および既定された分配のための容器（１０，１１）を構成する、少なくとも１つの底部（１１２）および側壁（１１１）を備える、カラム内で下方に流れる液体の規定された分配のための内部カラム部材として適した液体分配器（１）であって、前記底部（１１２）と前記側壁（１１１）の少なくとも１つとが、互いに接続されたパネルから構成されており、少なくとも１つの前記側壁（１１１）の１つまたは複数の前記パネルが繊維複合材料を含むことを特徴とする、液体分配器（１）。
【請求項２】
互いに接続された前記パネルが、少なくとも確実に係止するように互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液体分配器（１）。
【請求項３】
少なくとも確実に係止するように互いに接続された前記パネルが、挿入可能な接続部（２０）を介して互いに係合していることを特徴とする請求項２に記載の液体分配器（１）。
【請求項４】
前記挿入可能な接続部（２０）が、前記挿入可能な接続部（２０）を固定するための少なくとも１つの固定要素を含むことを特徴とする請求項３に記載の液体分配器（１）。
【請求項５】
前記繊維複合材料が少なくとも１つの織物を含み、前記織物の少なくとも１つが一方向層であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体分配器（１）。
【請求項６】
前記繊維複合材料が炭素繊維を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液体分配器（１）。
【請求項７】
前記繊維複合材料が、ポリマーマトリクスと炭素マトリクスとからなる群から選択されるマトリクスを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の液体分配器（１）。
【請求項８】
挿入可能な接続部（２０）によって少なくとも確実に係止するように互いに接続されたパネルが、前記パネル上に他のそれぞれのパネルに対する接触面が設けられた少なくとも１つの接続領域を含み、前記パネルのそれぞれの接触領域の間の接着接続のための手段が前記接続領域に設けられていないことを特徴とする特徴とする請求項３に記載の液体分配器（１）。
【請求項９】
前記液体分配器（１）が少なくとも２つの前記容器（１０，１１）を備え、前記容器（１０，１１）の前記底部（１１２）と前記側壁（１１１）のすべてとが、炭素繊維強化炭素からなるパネルから構成され、容器（１０，１１）の少なくとも２つのパネルが少なくとも確実に係止するように互いに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の液体分配器（１）。
【請求項１０】
カラム内を下方に流れる液体の規定された分配のための内部カラム部材として適した液体分配器（１）の製造方法であって、
‐炭素繊維強化炭素で作製されたパネルを提供するステップと、
‐前記パネルが底部（１１２）および側壁（１１１）を含む容器（１０，１１）を画定するように、前記パネルを確実に係止するように接続するステップであって、前記容器が液体を可能な限り均一に分配するための前記液体分配器（１）の部材として設けられる、接続するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の液体分配器を少なくとも１つ備える、物質混合物を分離するのに適したカラム。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか一項に記載の液体分配器を少なくとも１つ備えるカラム内で物質混合物を分離する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業プロセス工学に適用可能な内部カラム部材として好適な液体分配器および前記液体分配器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラムは、意図された目的に応じて、様々な内部部材を含む、中空の細いカラムの形態のプロセス工学装置である。ほとんどの場合、カラムは様々な熱プロセスによって物質混合物を分離するように作用する。この目的のために、異なる相間の物理的特性および平衡状態が使用される。カラムに典型的に見られる内部部材は、液体コレクタ、液体分配器、ランダムまたは非構造化パッキング、構造化パッキング、およびパッキングのための底部または支持プレートである。
【０００３】
ほとんどの場合、液体分配器は、液体コレクタまたは供給パイプを介して通常は導入される液体を、カラムの水平断面にわたって規定された方法で分配し、それを下方に送達する働きをする。典型的な液体分配器は、パイプ分配器およびトラフ分配器である。図１は、典型的なトラフ分配器の概略図である。トラフ分配器は、通常、液体を対応する側方チャネルに導く主チャネルを備え、液体は、そこから例えばトラフの底部の開口部を介して下方に分配される。
【０００４】
トラフ分配器は、典型的には、金属またはプラスチック材料で作られた一片のＵ字形部品から製造される。さらに、特別な材料要件、例えば高腐食性液体（ＥＰ０４７１０５０Ａ１）の場合には、グラファイトまたはセラミックス製の一片形状の部品が使用される。金属の場合、対応するシートは一緒に曲げられるか溶接される。プラスチック製の成形部品は通常押出成形される。さらに、セラミックトラフ分配器は、押し出されたセラミック前駆体材料によって製造され、次いで適切なセラミックへと熱変換され得る。ＥＰ０４７１０５０Ａ１に記載されているように、グラファイト製のトラフ分配器はブロックから圧延され、したがって多量の材料を消費する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０４７１０５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それらのすべては一片部材に可能な限り重点を置くので、既知の製造方法はすべて複雑で高価である。本発明の文脈において、「一片」とは、溶接などの場合に該当するように、モノリシックまたは「単一鋳造」で作製されたものを意味する。従って、本発明の目的は、支持力、安定性、耐化学薬品性および性能の要件に関して既知の液体分配器と同等であるにもかかわらず製造が簡単で経済的な液体分配器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的の達成に関して、本発明の文脈において、繊維複合材料製のパネルからなる液体分配器は、挿入可能な構築ブロックシステムを使用して組み立てが容易であり、こうして得られた液体分配器は、意図されたプロセスエンジニアリング目的に十分以上である支持力、安定性、耐化学薬品性および性能を提供することが見出された。
【０００８】
したがって、本発明は、液体の収容および既定された分配のための容器を構成する、少なくとも底部および側壁を備えるカラム内で下方に流れる液体の規定された分配のための内部カラム部材として適した液体分配器であって、底部および少なくとも１つの側壁が、互いに接続されるパネルから構成され、少なくとも１つの側壁の１つまたは複数のパネルが繊維複合材料を含む、液体分配器に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】典型的なトラフ分配器の概略図を示す。
【図２】本発明の好ましい実施形態による部分的に構成されたトラフの２つの斜視図（内部および外部）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、液体分配器（１）の概略図であり、液体分配器は、主チャネル（１０）と側方チャネル（１１）とを備える。これは、トラフ分配器に関する。
【００１１】
図２には部分的に構成されたトラフが示されており、タブ（２１）上のアンダーカットによってパネルをスロット内に固定する横方向移動を伴って接続すると、２つの部分的に構成されたトラフのタブ（２１）とスロット（２２）とが係合し、パネルが一体的に固定される。容器（１０，１１）は、底部（１１２）および側壁（１１１）によって形成される。底部（１１２）には開口部（３０）が設けられており、この開口部を通って液体が下方に供給される。
【００１２】
本発明による液体分配器（１）の種類は特に限定されない。特にトラフ分配器、ボトムホール分配器、サイドホール分配器、単一または複数段分配器、主チャネル（１０）を有するかまたは有さないもの、一体化された（１０）または付属の主チャンネル（事前分配ボックス）を有するもの、およびコレクタシステムを有するかまたは有さないものなど、液体分配器（１）の全ての公知の設計が可能である。「コレクタシステム」とは、分配器（１）上のカラムに取り付けられる液体コレクタとして業界で知られているものを意味すると理解される。
【００１３】
本発明の文脈において、「パネル」（１１１，１１２）とは、剛性材料からなる平面の平坦な部材を意味するものと理解される。それぞれの容器（１０，１１）の底部（１１２）または側壁（１１１）は、１つのパネルおよび複数のパネルからなるかまたは構成することができる。しかしながら、液体分配器（１）の所望の寸法が与えられれば実現可能である限り、底部（１１２）および側壁（１１１）の両方が単一のパネル（１１１，１１２）からなるかまたは構成されることが好ましい。パネルの厚さや深さは特に限定されない。パネルの厚さは、本発明による液体分配器（１）の設計及び寸法に従って選択され、この場合には、当然のことながら支持力が確保されなければならない。また、本発明による液体分配器（１）の寸法にも特に制限はない。本発明による液体分配器（１）は、典型的には１００ｍｍから数メートル、例えば３ｍの範囲の直径を有する。
【００１４】
本発明の文脈において、「規定された分配」とは、下方への液体送達の量および位置が必要に応じて詳細に調節され得ることを意味すると理解される。典型的には、これは、容器（１０，１１）の底部（１１２）または側壁（１１１）に設けられた正確な寸法を有する詳細に位置決めされた開口部（３０）によって行われる。
【００１５】
本発明の文脈において、「容器」という用語は、例えばトラフ（１０，１１）を記述する包括的用語である。対象の液体分配器（１）の用語に応じて、主チャネル（１０）および側方チャネル（１１）を容器（１０，１１）と称することもできる。本発明による液体分配器（１）は、好ましくは、本発明による複数の容器（１０，１１）からなる。パネルと同様に、容器（１０，１１）もまた、通常は中心主チャネル（１０）を介して互いに接続されている。
【００１６】
好ましくは、互いに接続されるパネルは、確実に係止するように互いに接続される。原則として、互いに接続されるパネルは、互いに対して任意の所望の角度にすることができる。典型的にかつ好ましくは、互いに接続され、それぞれが容器（１０，１１）の異なる部分を構成する２つのパネルは、互いに対して直角である（例えば、一方のパネルが底部（１１２）を構成し、他方のパネルが側壁（１１１）を構成する）。
【００１７】
特に好ましい実施形態によれば、少なくとも確実に係止するように互いに接続されるパネルは、挿入可能な接続部（２０）を介して互いに係合して固定される。挿入可能な接続部（２０）の種類は特に限定されない。特に、可能な接続は、パズルピース、ダブテール、クリップ接続、係合係止接続、およびさねはぎ接続のような接続を含む。図２には、タブ（２１）がスロット（２２）と係合し、タブ（２１）上のアンダーカットによってスロット内でパネルを固定する横方向移動を有するタブ−スロット接続の１つの可能なバリエーションが示されている。例えば、ねじ結合も可能であるが、それらはより複雑であるため高価であり、したがってあまり好ましくない。
【００１８】
挿入可能な接続部（２０）は、好ましくは、前記挿入可能な接続部（２０）を固定するための少なくとも１つの固定要素を含む。この場合、固定要素の種類に特に制限はない。好ましい固定要素には、より好ましくはパネルと同じ材料からなるクリップが含まれる。ほとんどの場合、クリップは平らになるように設計され、確実に係止接続を形成する要素を含む。好ましいクリップの一例は、ＤＥ２０  ２０１０  ０１５  ４３６Ｕ１に記載されている。固定要素は、部材に統合することができ（図２のタブ接続など）、別々の要素とすることもできる。
【００１９】
本発明による液体分配器（１）の好ましい実施形態によれば、繊維複合材料は、少なくとも１つの織物を含み、少なくとも１つの前記織物は、一方向層である。その利点は、必要とされる場所に安定性および剛性を選択的に導入できることである。液体分配器（１）は、通常、動作中に移動する必要がないので、主に一定方向に静的な力を受ける。一方向性補強を含む選択的設計により、液体分配器（１）の全体的な重量を効率的に利用することができ、それによって、減少させることができる。
【００２０】
繊維複合材料はまた、炭素繊維を含むことが好ましい。引張強さおよび剛性のような安定性関連の利点に加えて、それらは化学的安定性も提供する。
【００２１】
本発明による液体分配器（１）の好ましい実施形態によれば、繊維複合材料は、ポリマーマトリクスと炭素マトリクスとからなる群から選択されるマトリクスを含む。しかしながら、通常必要とされる化学的安定性の観点から、炭素マトリクスが好ましい。炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）または炭素繊維強化炭素（ＣＦＲＣ）が特に好ましい。本発明の文脈において、これらの材料の厳密な性質は特に限定されない。これらの材料を製造する方法もまた公知であり、したがって、本発明の主題ではない。原理的には、これらの材料の各々は、製造方法にかかわらず、本発明による液体分配器（１）に使用することができる。
【００２２】
本発明による液体分配器（１）の好ましい実施形態によれば、挿入可能な接続部（２０）を介して少なくとも確実に係止するように互いに接続されたパネルは残留空隙率を示すので、液密または気密でない。液密でないパネルは、特に液体分配器（１）の意図された用途には不適当であると想定される。しかし、本発明の文脈においては、この用途に関して残留空隙率は無視することができることが見出されている。当然ながら、含浸樹脂を適用することにより、パネルを液密にシールすることが可能である。しかしながら、それは必ずしも必要ではなく、含浸の方法工程を無視することが好ましい。
【００２３】
本発明による液体分配器（１）の特に好ましい実施形態によれば、液体分配器（１）は少なくとも２つの前記容器（１０，１１）を備え、前記容器（１０，１１）の底部（１１２）およびすべての側壁（１１１）は、炭素繊維強化炭素（ＣＦＲＣ）からなるパネルから構成され、容器（１０，１１）の少なくとも２つのパネルは、少なくとも確実に係止するように互いに接続されている。加えて、液密でないパネルの使用は、この特に好ましい実施形態に要求される性能に完全に十分である。
【００２４】
本発明のさらなる態様は、カラム内を下方に流れる液体の規定された分配のための内部カラム部材として適した液体分配器（１）の製造方法であって、
‐炭素繊維強化複合材料で作製されたパネルを提供するステップと、
‐前記パネルが底部（１１２）および側壁（１１１）を含む容器（１０，１１）を画定するように、前記パネルを確実に係止するように接続および固定するステップであって、前記容器が液体の規定された分配のための前記液体分配器（１）の部材として設けられる、接続および固定するステップと、
を含む方法からなる。
【００２５】
本発明のさらなる態様は、本発明による少なくとも１つの液体分配器を備えるカラムであって、物質混合物を分離するのに適しているカラムである。
【００２６】
さらなる態様は、カラム内の物質混合物を分離する方法であって、カラムが少なくとも１つの液体分配器を含む方法である。
【００２７】
本発明の一部として記載された本発明による液体分配器（１）の好ましい実施形態は、本発明による方法と適切に組み合わせることができる。したがって、広範な繰り返しは省略されている。
【００２８】
本発明は、例示的な実施例を参照して以下に説明されるが、この例示的な実施例は本発明に対する制限を表すものではない。
【００２９】
１）分配器の床（１１２）および側壁（１１１）に必要なＣＦＲＣおよび／またはＣＦＲＰパネル材料（ＣＦＲＣおよびＣＦＲＰパネルはＳＧＬ  Ｃａｒｂｏｎ  ＧｍｂＨ社からＳｉｇｒａｂｏｎｄ（登録商標）の名称で市販されている）を製造する。
２）ウォータージェットを使用して個々の部品（例えば、床パネル（１１２）、側壁（１１１）、締結具）をスロットおよびタブと共に所望のサイズに切断する
３）第１の分配器チャンネルの構築は、以下の原則に従って行われる。
ａ）この目的のために設けられたスロットおよびタブを使用して、４つの側壁（１１１）を互いに係合させて、頂部および底部が開いた長方形を形成する。
ｂ）この目的のために設けられた側壁（１１１）上のタブに底パネル（１１２）をスライドさせる。
ｃ）例えばクリップ接続（別個の固定要素）または係合（一体固定要素）を介して挿入可能な接続を固定する。
４）残りの流通経路の構築は、項目５と同様である。
５）ＣＦＲＣおよびＣＦＲＰ接続部品を介して個々に係合された分配器チャネルを接続して、分配器の全体を形成する。
６）接続部品を固定する（クリップ、係合など）。
【符号の説明】
【００３０】
１  液体分配器
１０，１１  容器
２０  挿入可能な接続部
２１  タブ
２２  スロット
３０  底部に寸法決めされた開口部
１１１  側壁
１１２  底部
【図１】
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【図２】
2019519372.tif 000004
【国際調査報告】
2019519372.tif 000005
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2019519372.tif 000008
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